为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输出速率稳定;前进、后退速率随频率和电压增大而线性增大,500 Hz/48 V下,前进、后退速率分别为11.51μm/s和7.98μm/s,平均步长分别为23 nm和16 nm;长行程往复循环运动时,前进、后退速率相对误差分别为12.85%、4.21%,具有良好的位移稳定性。

为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化,并以提高输出力和降低输出力波动为目标,得出了Halbach阵列的永磁体最佳尺寸。最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性。结果表明优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时,输出力达到95 N左右,输出力波动减小为23 N左右,验证了优化方案的合理性。

设计了一种基于压电陶瓷驱动的整体式柔顺精密定位平台．建立了柔性铰链的刚度矩阵，给出了平台的理论分析模型；利用模糊自整定PID控制算法对压电陶瓷驱动器进行了闭环控制，提高了驱动器的输出位移精度；提出了一种实验修正方法，提高了平台的定位精度．实验结果表明，平台具有亚微米级的定位精度以及良好的动态特性．

设计了一种超精密压电式微位移机构,此机构以压电陶瓷作为驱动器,以对称杠杆式柔性铰链放大机构作为导向机构,弥补压电陶瓷位移行程过小的缺点。机构输出位移由原来的11.6μm放大到100μm,能够满足许多长行程、超精定位运动的需要。对此微位移机构进行定位精度测试,并将它作为位移补偿装置安装于精密滚珠丝杠副驱动的机床上,机床定位精度由原来的1μm上升到0.01μm,定位精度得到显著提高。

针对压电陶瓷器件在精密定位控制中存在的迟滞、蠕变和位移非线性等不足，本文采用压电陶瓷直接粘贴应变片组成测量电桥作为位置反馈环节，设计了带上下限位的变参数PID闭环控制微位移系统，达到了预期的控制精度和效果。

对长线阵CCD拼接仪的整体设计作了分析,采用精密滚珠丝杠驱动工作台,花岗岩作基座,大理石作台面和气浮导轨承载,保证运动精度和延长使用寿命.拼接仪以交流伺服电机驱动,光栅作为位移的检测元件,电机与丝杠之间用直联式连接,并选用精密仪器轴承保证丝杠的回转精度.

高精度定位平台通常以激光干涉仪为测量基准。根据测量原理，激光干涉仪的测量误差应为定位平台误差的1／3～1／2，这样才能保证测量结果的可信性。为此，对影响激光干涉仪测量精度的诸多因素作了分析，并在分析的基础上进行误差计算。计算结果表明，激光干涉测量系统的综合误差为12．3nm，满足定位平台的精度要求，二者在精度上能很好匹配。

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床、IC工艺制造、计算机外围设备.其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大.过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级.本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术.介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统, 并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76 μm降低到3 μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位.

设计了一种能在单一平面内实现平面X、Y和转角θ方向调整和定位的平面三维精密定位平台,该平面三维精密定位平台采用伺服电机作为驱动源,四套十字交叉导轨作为关键执行机构的结构形式,在研究了其在平面内运动的数学模型和运动轨迹基础上,设计了利用组态网开发的PC控制系统,实现了平面三维精密定位平台姿态的实时检测和快速精确定位。

为实现定位系统在大行程中高精度定位，设计了一种宏微双级驱动精密定位平台。采用金属波纹管直接驱动宏动平台，实现了系统大行程进给。安装在宏动平台上的音圈电机驱动微动平台，补偿宏动平台产生的误差并实现系统的高精度定位。采用双光栅检测方案，增量式光栅反馈宏动平台的位置信号，绝对式高精度光栅反馈微动平台的位置信号，实现二级精密驱动定位系统的全闭环控制设计。分别对宏动平台和微动平台建立数学模型，提出宏动平台带前馈的PID闭环控制和微动平台的神经网络PID复合控制方案。实验结果表明：该定位系统能满足大行程高精度的定位要求，在50mm的行程中重复定位精度能达到0.6μm。